研究人员发现苦味皂苷合成新成员参与大豆种子萌发

(资料图)

大豆【Glycine max (L.) Merrill.】属豆科（Leguminosae）、蝶形花亚科（Papilionozdeae）、大豆属植物，属内分为Glycine和Soja两个亚属，原产中国。现有大豆种质资源丰富，有适应于热带、温带、高低纬度地区广泛种植的多个品种。除了熟知的蛋白和油脂，大豆籽粒中还含有丰富的、对人体健康有益的特异性代谢物（Plant specialized metabolites），如大豆皂苷。根据羟基修饰基团的不同，大豆皂苷主要分为A类、B类和DDMP类。先前研究表明，大豆中苦涩味的主要来源为A类皂苷，而A类皂苷C-22位末端糖的乙酰基是导致苦味的直接原因。因此，在大豆食品实际生产中常会去除富含A类皂苷的籽粒胚轴；大豆育种工作者致力于筛选A类皂苷完全缺失，或含有未乙酰化修饰A类皂苷的大豆品系。目前，关于大豆皂苷A乙酰基转移酶（Soyasaponin acetyltransferase，GmSSAcT）的编码基因尚未见报道。 

中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组利用基因共表达分析，在大豆103个BAHD类酰基转移酶成员中确定GmSSAcT1为候选基因。体外生化分析表明，GmSSAcT1可利用去乙酰化的Aa和Ab大豆皂苷为底物连续催化三步或四步乙酰化反应生成大豆皂苷Aa和Ab。本研究未发现GmSSAcT1具有先前报道的可以催化异黄酮丙二酰化反应。同时，进化树分析和蛋白结构模拟表明，GmSSAcT1的新功能来源于大豆异黄酮丙二酰基转移酶的基因复制和功能分化。利用Cas9技术构建的突变体材料Ab类大豆皂苷几乎检测不到，而去乙酰化的大豆皂苷则显著提高。ssact1突变体纯合材料均表现出种子不萌发，可解释为何前期大规模突变体筛选未获得富含未乙酰化修饰A类皂苷的大豆株系。该研究在进一步完善大豆籽粒中A类大豆皂苷生物合成认知的基础上，为培育含有未乙酰化修饰A类皂苷（苦味降低）的大豆品系奠定了基础。 

8月7日，相关研究成果以A recently evolved BAHD acetyltransferase, responsible for bitter soyasaponin A production, is indispensable for soybean seed germination为题，发表在Journal of Integrative Plant Biology（DOI：10.1111/jipb.13553）。研究工作得到国家重点研发计划和中国科学院重点部署项目的支持。 

GmSSAcT1负责催化A型大豆皂苷乙酰化和种子的正常萌发 

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